電解拋光

電解拋光

電解拋光是指金屬製品在一定組成的溶液中進行特殊的陽極處理,以獲得平滑、光亮表面的精飾加工過程。它既可以作製品電鍍前的表面準備,也可作鍍後表面的精飾,還可作為金屬表面獨立的精飾加工方法。

基本介绍

  • 中文名:電解拋光
  • 外文名:electrolytic polishing
  • 原理:黏膜理論
  • 特點:拋光速度快,效率高等
  • 適用對象:有色金屬及其他硬度低的單相合金
  • 學科:冶金學
基本介紹,原理,特點,影響因素,套用,

基本介紹

電解拋光系電化學的溶解過程,沒有機械力的作用,因而不引起金屬的表面變形,避免機械拋光時試樣表面產生的變形層,從而真實地顯示金相組織。電解拋光對試樣磨光程度要求低(一般用800號水砂紙磨平即可),拋光速度快,效率高。電解拋光適用於有色金屬及其他硬度低的單相合金,如鋁合金奧氏體不鏽鋼高錳鋼等。但電解拋光不適用於化學成分不均勻、顯微偏析嚴重的金屬及金屬基體的非金屬夾雜物的金相試樣,用塑膠鑲嵌的試樣也不宜採用電解拋光,因為電解拋光會造成局部腐蝕嚴重。
電解拋光有專用的自動電解拋光儀,在電解拋光操作時,必須選擇合適的電壓,控制好電流密度,過低和過高的電壓都不能達到正常拋光的目的。電解拋光時間也要掌握好。拋光完成後,將試樣從電解液中取出迅速用清水沖洗乾淨。
電解拋光所用的電解液可在有關手冊中查到。較為常用的鋼鐵材料電解液成分為:過氯酸(質量分數為70%)50 mL,乙醚質量分數為3%的酒精800 mL、水150 mL。電解拋光時技術參數有:電流密度為3~60 A/cm2,電壓為30~50V,使用溫度為20~30℃,拋光時間為30~60 s即可。

原理

電解拋光實際上是利用電化學陽極溶解的原理對金屬表面進行拋光的一種方法。
圖1 電解拋光示意圖圖1 電解拋光示意圖
如圖1所示,陽極為要進行拋光的工件,陰極為用鉛板製成的與工件加工面相似形狀的工具電極,與工件形成一定的電解間隙。當電解液中通以直流電時,陽極表面發生電化學溶解,工件表面被一層溶化的陽極金屬和電解液所組成的黏膜所覆蓋,其粘度很高,電導率很低。工件表面的高低不平,凹入部分的黏膜較厚,電阻較大,而凸起部分的黏膜較薄,電阻較小。因此,凸起部分的電流密度比凹入部分的大,溶解得快,經過一段時間後,就逐漸將不平的金屬表面蝕平,從而得到與機械拋光相同的效果。

特點

電解拋光的效率要比機械加工效率高,而且拋光後表面生成緻密牢固的氧化膜,不會產生加工變質層,也沒有殘餘應力,不受材料限制,生產中常被採用。電解拋光有以下特點:
1)小電流、大間隙。
2)簡單快捷。
3)氧化膜起防腐保護作用。
4)無加工硬化和殘餘應力。

影響因素

影響電解拋光的因素有很多,但主要有以下幾點。
1.電解液成分
根據拋光材料的不同,所採用的電解液成分及密度不同,拋光參數也不相同。
2.電流密度
電流密度對金屬表面整平速度及金屬溶解量的影響明顯。如加工時間相同,電流密度大時表面整平和金屬溶解速度較快,不平處的相對整平率(拋光前後不平高度比值)在同一電量時與電流密度無關。
3.金相組織與原始表面
電解拋光對金相組織的均勻性十分敏感。金屬的金相組織越均勻、細密,其拋光效果越好。如果金屬以合金形式存在,則應選擇合金成分能均勻溶解的電解液。
4.溫度及攪拌情況
電解液的溫度對溶液黏度及陽極薄膜的性能和成分有很大影響,一般溫度越高,整平速度越快。當溫度從30℃升高至70℃時,金屬溶解速度幾乎增大了1.5倍。如電流密度為0.5A/cm2時,電解拋光時間為10min,最適宜的溫度為100℃,但是為了不使溶液沸騰,一般為70℃左右。
電解拋光時應儘量攪拌電解液,這樣既能促使電解液的流動,又能保證拋光區域的離子擴散和新電解液的補充,並使電解溫度差減小,從而保證最適宜的拋光條件。

套用

電解拋光能降低零件的表面粗糙度值、控制材料巨觀不平度、增加表面光澤、減小摩擦因數,故在很多場合可替代機械拋光,可較大幅度地提高生產率,降低材料、工具、設備、電力等的消耗。電解拋光在軸承、反光罩、切削工具、計量工具、腳踏車零件、紡織機械零件及醫療器械等的加工中有廣泛的套用。
在實驗室研究某些材料的金屬表面特性時,如光學性能、磁性能、電化學性能、電極的衍射性能、腐蝕和摩擦性能等,大多採用電解拋光。

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